大港油田变电站直流系统调研报告
大港油田电力公司 于宏芳 邮编300280
一、直流电源系统的运行及维护 1、直流系统运行现状分析：
90年代发展起来的阀控密封铅酸蓄电池直流系统，由于安装方便、维护工作量小、不污染环境、可靠性高等一系列优点，近年来在大港油田变电站中得到了广泛的应用。但由于该系统在电力系统推广使用的时间较短，没有得到充分重视。不少变电站直流设备检修、运行、安装调试的一线人员对其工作原理、检修维护方法还没有完全掌握，还存在检修维护不到位而造成直流设备不能可靠运行的情况。
1）大港油田直流设备运行维护中存在的主要问题：
a. 生产厂家多、型号杂、产品质量参差不齐，检修维护技术不易掌握。
b. 变电站直流设备长期带电运行，操作少，致使部分工作人员在故障处理、运行操作等方
面显得技术生疏、不能得心应手。
c. 变电站改造后，新产品、新设备、新技术在电力系统直流设备得到广泛应用，但相应培
训工作没跟上，人员的专业素质还跟不上技术发展的步伐。
d. 对直流设备的运行维护存在认识上的误区，认为充电设备是全自动的、阀控式密封铅酸
蓄电池是免维护的，所以就不加维护。直流设备长期没人检查、没人维护，对直流设备存在的缺陷没有及时发现，从而给整个系统的安全运行留下了隐患。
2）大港油田变电站蓄电池运行维护中存在的主要问题：
a. 阀控密封铅酸蓄电池正常运行时，浮充电压过高或过低。（浮充电压设置过低，会造成
蓄电池充电不足，使电池极板硫化而缩短电池寿命。浮充电压设置过高，电池将长期处于过充电状态，是电池的隔板、极板等由于电解氧化而遭破坏，造成电池板栅腐蚀加速，活性物质松动，而使电池失效。）
b.均充过于频繁，蓄电池过充电。当蓄电池过充时，电池内部生成气体的速率将超过电池吸收气体的速率，电池内气压将提高，气体从安全阀排出，造成电解液减少或干枯，水分的过量损耗，将使蓄电池的使用寿命提前终止。
c阀控密封铅酸蓄电池的最佳运行环境温度为25℃ ，有的蓄电池室的温度没有装设空调，将会直接影响蓄电池的使用寿命。环境温度一旦超过25℃ ，只要温度每升高10 ℃，蓄电池的使用寿命就会减少一半。
d. 新阀控密封铅酸蓄电池组购买后，因种种原因未能及时安装使用，超过存放期限又没有
按要求进行及时补充电，造成蓄电池组在投运后，轻者在浮充运行时，会出现电压偏差较大（超过平均值±0.05V）的故障；重者存放时间过长，蓄电池极板硫化严重或完全失效，造成蓄电池组的寿命提前终止。
e. 处理电池故障时方法不正确，经常会碰到蓄电池组中一只或几只蓄电池损坏情况，这时我们可以将损坏蓄电池摘除（在保证总电压的前提下），系统仍可以正常运行。但有时我们往往忽略了需要同时降低蓄电池的相应均浮充电压设置参数，长期运行容易造成蓄电池过充。当蓄电池组在运行中发生一只或几只蓄电池损坏时，有将不同容量、不同厂家或同一厂家容量相同但批次不同的蓄电池替换上串接使用的情况，这样就造成了同一组蓄电池中两种性能不同的蓄电池互为影响，更加速了蓄电池的老化和使用性能。 3）大港油田变电站直流系统充电机运行维护中存在的主要问题：
a. 充电机充电模块可以脱离监控单元的控制工作，但其内部默认设置的运行参数与监
控单元设置的运行参数大多不相同。在监控单元因故障退出运行后，部分变电站未对充电模块的运行参数进行重新检查、设定，而直接保持原样运行，会造成蓄电池的过充或欠充。
b.充电机的电压或电流表计未定期校验，表计的指示值与实际值相差太大，时间长了容易造成蓄电池的过充或欠充。
2、油田变电站直流系统参数的设置问题：
要保障直流系统的准确、安全、可靠的运行，直流系统内各设备参数设置是否准确合理至关重要。但现在部分变电站往往完全依靠厂家进行各种参数的设置，而未按相关规程要求进行严格检查设定。这样直流系统将不能准确报警、合理的管理蓄电池。
（现在大部分直流设备的运行参数不像继电保护定值那样严格，而且没有专门针对各种直流设备的定值单或者通用的定值参数单。）
1） 交流输入电压整定： 220V（单相）波动范围为：198V～253V；380V（三相）波动范围为：342V～437V。
2）直流过压、欠压的整定值：
通常设为额定电压的±10%，220系统过压242v，欠压198v 3）绝缘水平整定值 ：
220V直流系统两极对地电压绝对值差超过40V或绝缘降低到25KΩ 以下，视为直流系统接地。
4）阀控铅酸蓄电池放电终止电压。
标称电压2v,放电终止电压1.8v，标称电压12v放电终止电压10.8v. 5）蓄电池管理参数的设定 ：
均充电压——通常设定为2.35 ×n(电池节数)，一般不允许超过2.40V； 浮充电压——通常设定为2.25 ×n(电池节数)；
充电限流值——通常设定为0.1 × C10(电池容量)；
均充触发值——通常设定为80% × 0.1 × C10(电池容量)； 浮充触发值——通常设定为0.01 × C10(电池容量)。
（以上参数为通用标准，具体参照电池厂家技术说明。因为不同厂家的蓄电池会有细微别。） 6）蓄电池温度补偿 ：
阀控蓄电池的温度补偿系数受环境温度影响，基准温度为25℃，每下降或升高1℃，单体2V阀控蓄电池浮充电压值应提高或降低（3～5）mV。
当启用了温度补偿功能后，浮充和均充电压都按照以下公式进行修正： Vtc = Vn – Tc N（T-25） 式中：
Vtc——经温度补偿后的电压； Vn ——未经补偿的电压； Tc ——补偿系数，mV/ ℃ ； N ——蓄电池的个数 ；
T ——温度传感器指示的温度。
温度补偿功能的温度有效范围是： 10~35℃ 。 7）定时均充功能：
规程规定：蓄电池长期处于浮充运行状态，由于种种因素会造成蓄电池充电不足，补偿不了电池本身自放电和爬电漏电所造成的电池容量亏损。因此，根据需要定期（一般取3个月）对蓄电池进行均衡充电。可以使蓄电池消除硫化恢复到良好的运行状态。
现在大部分直流监控单元都有“定时均充”功能，运行时建议投入。设定时间一般取3个月（2160小时）。无自动功能时，也可以到期手动切换到均充状态，让充电装置对蓄电池进行一次：“恒流限压充电——恒压充电——浮充电”的完整充电过程，使蓄电池组随时具有满容量。 二、直流电源系统运行维护中的重点及常见问题探讨 1、：蓄电池内阻参考数值
1）蓄电池内阻参考数值 电池电电池容量压 （Ah） 2V 200 2V 300 2V 400 2V 500 2V 600 2V 800 2V 1000 2V 1200 2V 1500 2V 2000 2V 3000
电池内阻（m
Ω） 0.50 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.12 0.1 0.08 0.07
电池电
压
6V 6V 6V 12V 12V 12V 12V 12V 12V 12V 12V 12V
2、直流系统运行维护中应着重关注的几个点：
故障 漏液
酸雾严重
浮充电压不均匀
单体浮充电压偏低
容量不足
电池极柱或外壳温度过高 电池浮充电压忽高忽低
电池组接地 蓄
电池鼓胀
注：此处所指蓄电池容量为10小时率下的容量。
所测试的蓄电池均为性能良好且活化后充足电的情况。由于各个蓄电池生产厂家的工艺控制以及原材料的差异，在蓄电池的内阻上会有些差异，但都是在一个数量级，为此以上的内阻数值仅供参考 。
电池容量（Ah）
7.2 12 200 7 12 24 33 38 65 80 100 200 电池内阻（m
Ω） 20 10 1.5 25 20 10 9 8 6 4.0 3.8 2.5
原因
阀失控、电解液过量、外壳变形、温度过高、极柱密封不严 阀失控、过滤片质量不佳或堵塞、充电电流过大或过充、
外壳破裂
内阻分布不均匀、极柱与连接条接触不良、新电池运行3~6个月内存在不均匀现象 电池内部有微短路现象
失水严重、内部干枯、内部有微短路现象、极柱与连接条接触不良、长期欠充、早期容量损失 螺丝松动或浮充电压过高
螺丝松动
电池上部有灰尘或电池漏液残留物导电
气体复合效率差、阀失控、室温高、充电电流过大或过充、外壳材质耐温差 1）直流设备运行中重点监视：
处理方法
与供货厂家联系更换处理 与供货厂家联系处理
均充12~24h后，拧紧
均充12~24h
均充12~24h 后，若仍不行联系厂家处理 检查螺丝，检查充电机和充电方法 拧紧螺丝
清洁电池组，蓄电池组地面加绝缘垫
供货厂家联系处理 与
a. 各种电压、电流表计及一些重要运行参数的监视。如交流输入电压、蓄电池电压、直流
母线电压、充电装置输出电压等等的数值，应注意其是否正确。
b. 各种信号报警指示灯的监视。查看各种设备的“运行”、“报警”等指示灯是否正常。 c. 绝缘状态的监视。注意直流正负母线对地的绝缘状态，如有接地应尽快查找处理。
2）蓄电池的运行中重点监视内容：
a. 蓄电池的单体电压值； b. 蓄电池组的端电压值； c. 浮充电流的大小及变化；
d. 连接片有无松动、腐蚀现象；壳体有无变形和渗漏；极柱及安全阀周围有无酸雾及冒碱
现象；
e. 蓄电池室的温度。 3、蓄电池的热失控
1）什么是热失控？由于充电电压和电流控制不当，在充电后期，会出现 一种临界状态。如果电池内部热量产生的速率超过了其在一定环境条件下的散热能力，电池的温度将会持续上升，致使电池的塑料外壳变软，最后导致外壳破裂或融化。这就是所谓的热失控。
2）热失控现象：热失控发生后，蓄电池的电流及温度发生积累性的相互增强作用，使电池外壳变形“鼓肚子”，如右图。因此，正确选择浮充电压和定期检查每个蓄电池的“健康情况”是非常重要的，如果环境温度变化较大，应进行温度补偿加以校正 3）热失控的原因：
a. 在正常的浮充电压下是不可能产生热失控的，只有人为操作和设备失控使电压过高，或
者蓄电池组中个别电池严重故障如短路、反极时才可能发生。
b. 周围环境温度过高。在夏天或野外，气温会升的较高，超过35 ℃以上，此时，如果不
及时降低浮充电压，则会使电池温度迅速升高。
安全阀不严或开阀压过低。当充电电流增大时，电池需要通过安全阀来释放气体，从而造成电池的失水、内阻增大、容量衰减和充放电过程中产生大量的热量，这些热量如果来不及扩散使温度剧增，就会形成热失控。热失控严重的情况下如果放电，有可能使蓄电池瞬间电压骤降和壳体温度上升至70~80 ℃，因此热失控问题必须引起高度重视。 4）热失控的预防措施
a. 正确选择及时调整浮充电压； b.注意检测蓄电池的温度
c.加强蓄电池室的通风管理，最好装设空调。 5）热失控的发生（参考数据
a. 如果采用2.35V/单体（25℃）浮充电压，连续充电4个月，就会出现热失控； b. 如果采用2.30V/单体（25℃）浮充电压，连续充电6~8个月，就会出现热失控；
c.如果采用2.28V/单体（25℃）浮充电压，连续充电12~18个月，容量会严重下降，进而导致热失控。
4、维护建议：
1）做好日常监测工作，保证蓄电池组处于正常工作环境（电压、电流、温度） a.浮充电时单体电池电压差最大为50mV b.均充电时电流不大于0.1C c.环境温度控制在5℃－25℃之间，通风散热良好
2）每三个月作一次活化性放电，0.1C/0.5-1h，可使蓄电池极板有效物质得到活化，容量得到恢复，使用寿命得到延长。
3）每年作一次容量核对性放电，50%－100%C ，
4）发现异常电池及时处理，宜采用对单体电池进行处理，活化/补充电/更换。
5）对阀控电池不宜采用整组电池充电的方式对个别电池补充电，以防止其它正常电池被过充。 6) 注意电池间的连接电阻，在1C的放电电流下，每二个单体电池极柱间的电压降应小于8mV。 7） 阀控密封铅酸蓄电池的充放电时间尽量安排在春秋季节，这时天气比较凉爽，对电池的均衡充电有利 8）健全运行检查记录的建立，一般就由值班人员随班来检查，内容主要检查的有：①环境温度；②充电电压、浮充电流；③合闸母线电压；④蓄电池端电压；⑤控制母线电压、电流；蓄电池
定期检查由检修人员进行，每季度一次，主要内容有：①控制母线电压、电流；②合闸母线电压；③蓄电池开路电压；④充电电压、浮充电流；⑤电池外壳是否裂纹破碎现象；⑥蓄电池内阻。以上记录长期保存，方便日后对蓄电池运行的情况进行分析。 结语
直流系统的运行维护重在预防和防微杜渐，通过日常一丝不苟的巡视、检查和检验，使小问题和缺陷得到及时有效的处理，避免大事故发生，保障变电站安全运行和提高供电的可靠性。
